Diagnostica e monitoraggio: operazioni per migliorare la verifica di viadotti in c.a.

L’articolo illustra le attività condotte allo scopo di analizzare lo stato di degrado dei principali elementi strutturali di due viadotti in c.a. che si collocano sul confine tra le regioni Toscana e Emilia Romagna sulla strada statale SS3 bis “Tiberina”. Le opere, denominate Puleto e Tevere IV, sono situate al centro di una vallata montana dell’alta Val Tiberina e sono costituite da due carreggiate separate, con due corsie per ciascun senso di marcia, con pile in c.a. ordinario ed impalcato in cemento armato precompresso. I due ponti, per la loro posizione geografica e il loro stato di manutenzione, presentano alcune zone di degrado che sono state individuate attraverso un accurato rilievo dei dettagli costruttivi, sia con ispezioni visive sia con l’ausilio di droni. Il degrado rilevato è stato quantificato per mezzo dell’applicazione di opportune schede di valutazione la sua influenza sulla statica dell’opera è stata valutata attraverso l’esecuzione di prove di carico, statiche e dinamiche, volte alla caratterizzazione del comportamento deformativo della struttura. Le prove eseguite hanno sfruttato la tecnica dell’Interferometria Radar Terrestre (TInRAR) per registrare gli abbassamenti di diverse sezioni trasversali dell’impalcato.

Sicurezza di ponti e viadotti: grazie al metodo sviluppato è possibile attivare un "early warning" sullo stato di salute delle infrastrutture

La maggior parte dei ponti esistenti in Italia è stata costruita circa 50-60 anni fa, subito dopo la Seconda Guerra Mondiale, e sono principalmente strutture in cemento armato o precompresso (Borzi et al., 2015). Per le strutture progettate negli anni in cui la durabilità non era un requisito spesso considerato, una vita utile che si avvicina ai 50 anni o più richiederebbe adeguati interventi di manutenzione.

Negli ultimi anni, in Italia si sono verificati diversi casi di crollo di ponti, con conseguenti vittime e perdite economi- che (Di Prisco, 2019). Fenomeni meteorologici estremi, sovraccarichi e degrado strutturale possono essere considerati le principali cause dei collassi (Cook et al., 2013; di Prisco et al., 2023). Se si considera che l'intero sistema viario italiano conta circa 840.000 km di rete stradale, e che il numero totale di ponti non è ancora ben noto, ma se ne stimano circa 40.000, corrispondenti a un ponte ogni 2 km di strada; di conseguenza, la valutazione dello stato di salute di un numero così elevato di opere potrebbe essere di non semplice esecuzione.

A questo scopo, la tecnica della valutazione numerica dello stato di degrado, con l’utilizzo di apposite schede di valutazione (Martinello, 2006), consente ai gestori delle opere di disporre di uno strumento in grado di fornire informazioni sintetiche sullo stato di degrado, evidenziando le situazioni più a rischio e stabilendo, attraverso parametri numerici, le priorità degli interventi da effettuare. Le schede di valutazione numerica hanno come base la valutazione visiva delle condizioni generali dell’opera, e in base al risultato ottenuto, si può rendere necessaria una verifica speri- mentale delle caratteristiche meccaniche dei materiali e del comportamento sperimentale dell’intera struttura. I valori sperimentali possono consentire una calibrazione di un modello numerico per eseguire una valutazione più dettagliata dell’opera.

In questo contesto si inserisce l’attività svolta da S2R s.r.l. che ha riguardato la pianificazione, assistenza e interpretazione delle indagini per valutare lo stato di degrado dei principali elementi strutturali dei due viadotti e valutare la loro sicurezza strutturale.

In questo articolo si descrive la metodologia impiegata per analizzare i difetti e monitorare le strutture al fine di valutarne lo stato di conservazione. Le analisi hanno coinvolto un rilevamento visivo, l'impiego di droni, la compilazione di schede di difettosità e prove di carico per caratterizzare il comportamento deformativo e dinamico delle strutture.
Inoltre, per i due viadotti oggetto di indagine è stato progettato un sistema di monitoraggio e i dati sono stati interpretati in modo che fosse possibile attivare un “early warning”, impostando opportune soglie di allarme.

I risultati ottenuti hanno costituito un riferimento fondamentale riguardo allo svolgimento del secondo punto, in quanto, ai fini delle verifiche strutturali, è stato tenuto in conto dell’effettivo stato di conserva- zione dei viadotti in esame.

Inquadramento generale e descrizione dei viadotti

Il Viadotto Puleto e il Viadotto Tevere IV sono situati nel Comune di Pieve Santo Stefano (AR), al centro di una vallata montana dell’alta Val Tiberina. Entrambi i viadotti appartengono alla medesima direttrice stra- dale: la strada statale SS3 bis “Tiberina”, itinerario E45 “Orte-Ravenna”. Il Viadotto Puleto si colloca nel tratto compreso tra il km 162+010 e il km 162+210 (Figure 1), il Viadotto Tevere IV nel tratto compreso tra il km 160+350 e il km 161+905 (Figure 2). La piattaforma stradale è costituita da due carreggiate se- parate, con due corsie per ciascun senso di marcia.

Descrizione dei viadotti

Le ricerche di archivio hanno permesso di reperire gli elaborati esecutivi originali del 1969 di entrambe le opere e di ripercorrere la loro storia costruttiva. I viadotti sono progettati per resistere ai carichi contemplati nella normativa vigente all’epoca della loro costruzione: Circolare n.384 del 14.02.1962 del Ministero dei Lavori Pubblici “Norme relative ai carichi per il calcolo dei ponti stradali”.

Il Viadotto Puleto si sviluppa in rettifilo ed è costituito da 5 campate, di cui una diversa dalle restanti 4 (C1, la prima lato Perugia) che mostra un impalcato a cassone alleggerito con una luce di 22.70 m, una lar- ghezza di 13.49 m e un’altezza di 1.75 m; essa è supportata da una spalla e da una pila-spalla (Figure 3). Le successive 4 campate (C2, C3, C4 e C5) hanno luce media pari a 44 m e larghezza pari a 16 m. La lunghezza complessiva dell’opera è quindi di 198.70 m.

Il Viadotto Tevere IV si sviluppa su due curve sequenziali ed è articolato in 35 campate; la luce di quelle di estremità misura 44.50 m mentre quella di tutte le campate interne è pari a 43.25 m. La larghezza dell’impalcato è di 16 m e la lunghezza complessiva è pari a 1555 m.

Gli impalcati delle campate C2, C3, C4 e C5 del Viadotto Puleto e tutti quelli del Viadotto Tevere IV sono composti da un graticcio di travi con soletta discontinua (Figure 3).

In ogni campata si contano 5 travi in c.a.p. pretese con interasse trasversale di 3.16 m, sezione a doppio T con ali e anima rastremate e con altezza totale di 3.00 m. L’ala inferiore ha una larghezza di 0.85 m ed uno spessore variabile da 0.16 m (al bordo) a 0.48 m (all’attacco con l’anima); quella superiore ha una larghezza di 0.85 m e uno spessore variabile da 0.15 m (al bordo) a 0.27 m (all’attacco con l’anima); l’anima è spessa 0.20 m. In prossimità delle testate (tratti lunghi circa 1.30 m) si osserva un ringrosso dello spessore dell’anima (Figure 4 e 5).
Le travi sono collegate trasversalmente da quattro traversi in c.a.p. con cavi post-tesi e con sezione rettangolare di altezza 2.69 m e base 0.20 m.

La soletta è costituita da lastre in c.a.p. preteso, è spessa 0.22 m e presenta due sbalzi laterali di 1.255 m dal bordo delle travi più esterne; i cordoli prefabbricati di estremità sono larghi 0.50 m e alti 0.25 m rispetto all’estradosso della soletta.

Sia le travi che il cassone sono semplicemente appoggiate sulle strutture verticali; si viene così a rea- lizzare uno schema a campate isostatiche separate.

Le spalle sono costituite da muri frontali in c.a..

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